Python socket編程

一個簡單的python socket編程

一、套接字

套接字是爲特定網絡協議（例如TCP/IP，ICMP/IP，UDP/IP等）套件對上的網絡應用程序提供者提供當前可移植標準的對象。它們允許程序接受並進行連接，如發送和接受數據。爲了建立通信通道，網絡通信的每個端點擁有一個套接字對象極爲重要。

套接字爲BSD UNIX系統核心的一部分，而且他們也被許多其他類似UNIX的操作系統包括Linux所採納。許多非BSD UNIX系統（如ms-dos，windows，os/2，mac os及大部分主機環境）都以庫形式提供對套接字的支持。

三種最流行的套接字類型是:stream,datagram和raw。stream和datagram套接字可以直接與TCP協議進行接口，而raw套接字則接口到IP協議。但套接字並不限於TCP/IP。

二、套接字模塊

套接字模塊是一個非常簡單的基於對象的接口，它提供對低層BSD套接字樣式網絡的訪問。使用該模塊可以實現客戶機和服務器套接字。要在python 中建立具有TCP和流套接字的簡單服務器，需要使用socket模塊。利用該模塊包含的函數和類定義，可生成通過網絡通信的程序。一般來說，建立服務器連接需要六個步驟。

第1步是創建socket對象。調用socket構造函數。

socket=socket.socket(familly,type)

family的值可以是AF_UNIX(Unix域，用於同一臺機器上的進程間通訊)，也可以是AF_INET（對於IPV4協議的TCP和 UDP），至於type參數，SOCK_STREAM（流套接字）或者 SOCK_DGRAM（數據報文套接字）,SOCK_RAW（raw套接字）。

第2步則是將socket綁定（指派）到指定地址上，socket.bind(address)

address必須是一個雙元素元組,((host,port)),主機名或者ip地址+端口號。如果端口號正在被使用或者保留，或者主機名或ip地址錯誤，則引發socke.error異常。

第3步，綁定後，必須準備好套接字，以便接受連接請求。

socket.listen(backlog)

backlog指定了最多連接數，至少爲1，接到連接請求後，這些請求必須排隊，如果隊列已滿，則拒絕請求。

第4步，服務器套接字通過socket的accept方法等待客戶請求一個連接：

connection,address=socket.accept()

調用accept方法時，socket會進入'waiting'（或阻塞）狀態。客戶請求連接時，方法建立連接並返回服務器。accept方法返回一個含有倆個元素的元組，形如(connection,address)。第一個元素（connection）是新的socket對象，服務器通過它與客戶通信；第二個元素（address）是客戶的internet地址。

第5步是處理階段，服務器和客戶通過send和recv方法通信（傳輸數據）。服務器調用send，並採用字符串形式向客戶發送信息。send方法返回已發送的字符個數。服務器使用recv方法從客戶接受信息。調用recv時，必須指定一個整數來控制本次調用所接受的最大數據量。recv方法在接受數據時會進入'blocket'狀態，最後返回一個字符串，用它來表示收到的數據。如果發送的量超過recv所允許，數據會被截斷。多餘的數據將緩衝於接受端。以後調用recv時，多餘的數據會從緩衝區刪除。

第6步，傳輸結束，服務器調用socket的close方法以關閉連接。

建立一個簡單客戶連接則需要4個步驟。

第1步，創建一個socket以連接服務器 socket=socket.socket(family,type)

第2步，使用socket的connect方法連接服務器 socket.connect((host,port))

第3步，客戶和服務器通過send和recv方法通信。

第4步，結束後，客戶通過調用socket的close方法來關閉連接。 
python 編寫server的步驟：

第一步是創建socket對象。調用socket構造函數。如：

socket = socket.socket( family, type )

family參數代表地址家族，可爲AF_INET或AF_UNIX。AF_INET家族包括Internet地址，AF_UNIX家族用於同一臺機器上的進程間通信。
type參數代表套接字類型，可爲SOCK_STREAM(流套接字)和SOCK_DGRAM(數據報套接字)。

第二步是將socket綁定到指定地址。這是通過socket對象的bind方法來實現的：

socket.bind( address )

由AF_INET所創建的套接字，address地址必須是一個雙元素元組，格式是(host,port)。host代表主機，port代表端口號。如果端口號正在使用、主機名不正確或端口已被保留，bind方法將引發socket.error異常。

第三步是使用socket套接字的listen方法接收連接請求。

socket.listen( backlog )

backlog指定最多允許多少個客戶連接到服務器。它的值至少爲1。收到連接請求後，這些請求需要排隊，如果隊列滿，就拒絕請求。

第四步是服務器套接字通過socket的accept方法等待客戶請求一個連接。

connection, address = socket.accept()

調 用accept方法時，socket會時入“waiting”狀態。客戶請求連接時，方法建立連接並返回服務器。accept方法返回一個含有兩個元素的 元組(connection,address)。第一個元素connection是新的socket對象，服務器必須通過它與客戶通信；第二個元素 address是客戶的Internet地址。
第五步是處理階段，服務器和客戶端通過send和recv方法通信(傳輸 數據)。服務器調用send，並採用字符串形式向客戶發送信息。send方法返回已發送的字符個數。服務器使用recv方法從客戶接收信息。調用recv 時，服務器必須指定一個整數，它對應於可通過本次方法調用來接收的最大數據量。recv方法在接收數據時會進入“blocked”狀態，最後返回一個字符 串，用它表示收到的數據。如果發送的數據量超過了recv所允許的，數據會被截短。多餘的數據將緩衝於接收端。以後調用recv時，多餘的數據會從緩衝區 刪除(以及自上次調用recv以來，客戶可能發送的其它任何數據)。
傳輸結束，服務器調用socket的close方法關閉連接。
python編寫client的步驟：
創建一個socket以連接服務器：socket = socket.socket( family, type )

使用socket的connect方法連接服務器。對於AF_INET家族,連接格式如下：

socket.connect( (host,port) )

host代表服務器主機名或IP，port代表服務器進程所綁定的端口號。如連接成功，客戶就可通過套接字與服務器通信，如果連接失敗，會引發socket.error異常。
處理階段，客戶和服務器將通過send方法和recv方法通信。
傳輸結束，客戶通過調用socket的close方法關閉連接。
下面給個簡單的例子：

server.py
python 代碼

if __name__ == '__main__':
import socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.bind(('localhost', 8001))
sock.listen(5)
while True:
connection,address = sock.accept()
try:
connection.settimeout(5)
buf = connection.recv(1024)
if buf == '1':
connection.send('welcome to server!')
else:
connection.send('please go out!')
except socket.timeout:
print 'time out'
connection.close()

client.py
python 代碼

if __name__ == '__main__':
import socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect(('localhost', 8001))
import time
time.sleep(2)
sock.send('1')
print sock.recv(1024)
sock.close()

在終端運行server.py，然後運行clien.py，會在終端打印“welcome to server!"。如果更改client.py的sock.send('1')爲其它值在終端會打印”please go out!“，更改time.sleep(2)爲大於5的數值， 服務器將會超時。

舉例：
服務端:
#socket server端
#獲取socket構造及常量
from socket import *
#''代表服務器爲localhost
myHost = ''
#在一個非保留端口號上進行監聽
myPort = 50007

#設置一個TCP socket對象
sockobj = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
#綁定它至端口號
sockobj.bind((myHost, myPort))
#監聽，允許5個連結
sockobj.listen(5)

#直到進程結束時才結束循環
while True:
    #等待下一個客戶端連結
    connection, address = sockobj.accept( )
    #連結是一個新的socket
    print 'Server connected by', address
    while True:
        #讀取客戶端套接字的下一行
        data = connection.recv(1024)
        #如果沒有數量的話，那麼跳出循環
        if not data: break
        #發送一個回覆至客戶端
        connection.send('Echo=>' + data)
    #當socket關閉時eof
    connection.close( )

客戶端:
import sys
from socket import *
serverHost = 'localhost'
serverPort = 50007

#發送至服務端的默認文本
message = ['Hello network world']
#如果參數大於1的話，連結的服務端爲第一個參數
if len(sys.argv) > 1:
    serverHost = sys.argv[1]
    #如果參數大於2的話，連結的文字爲第二個參數
    if len(sys.argv) > 2:
        message = sys.argv[2:]

#建立一個tcp/ip套接字對象
sockobj = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
#連結至服務器及端口
sockobj.connect((serverHost, serverPort))

for line in message:
    #經過套按字發送line至服務端
    sockobj.send(line)
    #從服務端接收到的數據，上限爲1k
    data = sockobj.recv(1024)
    #確認他是引用的，是'x'
    print 'Client received:', repr(data)

#關閉套接字
sockobj.close( )